Produktionssystemer

Kontaktperson: John Hermansen

• Jordbrugsproduktionen bidrager til udledningen af drivhusgasser gennem et kompleks samspil mellem produktionens gennemførelse på jordbrugsbedriften og forbruget af hjælpestoffer i produktionen. På bedriften spiller arealanvendelse, dyrkningsforhold og husdyrproduktionens gennemførelse en væsentlig rolle for udledningen af drivhusgasser, og hvad angår forbruget af hjælpestoffer spiller især import af foder og gødningsstoffer samt energiforbruget en væsentlig rolle. Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø arbejder med at kvantificere den drivhusgasudledning, der er forbundet med forskellige former for landbrugsproduktion, og at identificere de forbedrings- og udviklingsmuligheder, der ligger i at forbedre produktionssystemerne. Samtidig er det målet at kunne operationalisere denne viden til brug for såvel beslutningstagere vedr. miljøregulering som for fødevareindustrien og andre aftagere af landbrugsprodukter. For aftagerne af landbrugsprodukter er det vigtigt, at klimaeffekten(udledningen af drivhusgasser) kan knyttes til det aktuelle output fra landbrugsbedriften. Aktiviteterne omfatter bl.a.

1. Karakterisering af de faktorer i forskellige produktionssystemer, der er vigtige for drivhusgasudledningen (målinger på afgrøder, husdyrhold og bedrifter og anvendelse af registerdata).
2.  Modellering af betydning af ændrede produktionssystemer for drivhusgasudledningen.
3. Operationalisering af miljøeffekter (herunder bidrag til global opvarmning) gennem livscyklusvurdering (LCA) af landbrugsprodukter.

• Indenfor de nævnte områder gennemføres såvel metodeudvikling som konkrete vurderinger. For LCA omfatter arbejdet sammenlignende undersøgelser mellem lande og for hele fødevarekæden fra jord til bord. Sidstnævnte muliggøres gennem samspil med fødevareindustrien, hvorved der samtidig opnås et datagrundlag for virksomhedernes ressourceforbrug,

Bioenergi

Kontaktperson: Uffe Jørgensen

• Ved Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø (JPM) forskes i planteproduktion, udnyttelse af husdyrgødning og i de afledte miljøeffekter heraf. Vores mål er således at kunne anvise en bæredygtig produktion af bioenergi. JPM samarbejder med Institut for Jordbrugsteknik omkring udnyttelse af husdyrgødning, andre restprodukter og deciderede energiafgrøder til biogas. Dette fokus vil blive udvidet efter indvielsen af det nye forskningsanlæg for biogas ved Foulum. Forbedret udnyttelse af biogas i brændselsceller eller til transport undersøges. Der er store forskelle i den samlede drivhusgasfortrængning for forskellige bioenergispor, og dette analyseres med henblik på anvisning af optimale valg. Ligeledes analyseres andre miljøeffekter bl.a. ved LCA-analyser, således at mulige win-win-løsninger kan udpeges. Det er f.eks. muligt at reducere tabet af næringsstoffer ved udnyttelse af biomasse til energi. Ud over dyrkning af almindelige landbrugsafgrøder til energiformål har JPM langvarige forsøg med pil og elefantgræs, hvori der måles energiproduktion, nitratudvaskning og udvikling i jordens kulstofpulje. I 2008 anlægges et forsøg på lavbundsjord, hvor ekstensivering og høst til bioenergi sammenlignes med dyrkning af højproduktive energiafgrøder, idet emissionen af drivhusgasser fra arealerne moniteres.

Håndtering af husdyr 

Kontaktperson: Søren O. Petersen

• Husdyrproduktionen i Danmark indebærer, at store puljer af kulstof og kvælstof i husdyrgødning skal opbevares og evt. behandles forud for anvendelse i planteproduktionen. Omsætningsprocesser i gødningen gør landbruget til en hovedkilde til de kraftige drivhusgasser metan og lattergas i atmosfæren, og strategier til reduktion af disse emissioner er derfor et vigtigt indsatsområde. Der er væsentlige grænseflader til energiproduktion, eftersom udnyttelse af husdyrgødning til energiproduktion fortrænger anden energi og samtidig mindsker potentialet for drivhusgasemissioner fra gødningen under opbevaring og anvendelse.
• På gårdniveau arbejdes med at kvantificere effekter af gyllebehandling (separation, biogasbehandling, forsuring) på emissioner under efterfølgende lagring og anvendelse, og med forståelse af mikrobielle processer i gyllen (betingelserne for metandannelse, metanoxidation, lattergasdannelse). Under markforhold undersøges betydningen af udbringningspraksis (teknik, tidspunkt) samt vekselvirkninger med behandlingsprocesser og jordbundsforhold for, specielt, lattergasemission.
• Aktiviteterne rækker fra detaljerede processtudier i laboratorieskala til monitering af emissioner i pilotanlæg og parcelforsøg. Helhedsperspektivet er centralt for alle aktiviteter, idet projekterne evaluerer eksperimentelle resultater mht. en given gødningshåndtering ved hjælp af bedriftsmodeller, som giver et optimalt grundlag for at kvantificere betydningen af en given gødningshåndtering for emission af drivhusgasser.

Reduktion af drivhusgasemissioner fra landbruget

Kontaktperson: Jørgen E. Olesen

• Landbruget i Danmark er ansvarlig for 18% af de danske udledninger af drivhusgasser. De væsentligste emissioner vedrører metan fra husdyrenes fordøjelse og fra gødningslagre samt lattergas fra omsætning af kvælstof i gødning og jord. Hertil kommer forbrug af fossil energi samt ændringer i dyrkningsjordens indhold af organisk stof. Der er en række muligheder for at reducere udledningerne af drivhusgasser fra både planteavl og husdyrbrug, hvilket dog generelt forudsætter udvikling og implementering af nye teknologier og driftssystemer. Ved Institut for Husdyrsundhed og Velfærd forskes i foderudnyttelse og -omsætning hos husdyr og effekter på udledninger af metan fra husdyrenes fordøjelse. Ved Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø (JPM) arbejdes med drivhusgasemissioner fra dyrkningsjorden, og i et samarbejde med Institut for Jordbrugsteknik studeres drivhusgasemissionerne fra håndteringen af husdyrgødningen. Der arbejdes med modelmæssig beskrivelse af udledningerne af drivhusgasser fra hele systemet på bedriftsniveau, og ved JPM er der udviklet flere modeller, som anvendes i Europæiske forskningsprojekter som basis for beskrivelse af disse sammenhænge og udnyttes ved kvantificering af tiltag til reduktion af emissionerne. I flere nationale og EU projekter arbejdes med kvantificering af udledninger af drivhusgasser (CH₄, N₂O and CO₂). Der lægges særlig vægt på en øget forståelse af de processer der kan bidraget til reduktion af drivhusgasemissioner med henblik på kvantificering af effekter af nye tiltag til emissionsreduktioner.

Tilpasning til og effekter af klimaændringer

Kontaktperson: Jørgen E. Olesen

• Dansk landbrug vil være gunstigt stillet med hensyn til de forventede klimaændringers virkninger på produktionspotentialet. Udnyttelse af dette potentiale forudsætter dog tilpasninger i landbrugets dyrkningspraksis og husdyrproduktion. Klimaændringer vil ikke kun påvirke udbytte og kvalitet direkte gennem effekter på afgrøders udvikling og vækst, men også indirekte gennem omsætning af kvælstof (N) i jorden, forekomst af sygdomme og skadedyr, og variabilitet som følge af sommertørke og våde forhold om efteråret, samt mulighederne for en effektiv tilpasning til ændrede klimaforhold. Der er ved Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø (JPM) gennem en længere periode opbygget både et empirisk grundlag og et samlet modelsystem for evaluering af klimaændringernes effekter på udbytter og næringsstofbalancer i landbrugsafgrøder.
• Et igangværende projekt ved JPM undersøger sammenhængene mellem de direkte og indirekte effekter af klimaændringer for dyrkningssystemers funktion. Projektet kombinerer eksperimentelle studier, analyser af eksisterende data og udvikling og anvendelse af simuleringsmodeller. Et eksperiment under kontrollerede klimaforhold vil undersøge effekten af højere vintertemperaturer på vækst og N-optagelse i vinterhvede og efterafgrøder. Data fra et eksisterede forsøg vil blive benyttet til at analysere simuleringsmodellers evne til at forudsige afgrødevækst, udbytte og kvalitet, og resultaterne vil blive benyttet til at forbedre FASSET modellen. Denne model anvendes efterfølgende til at simulere effekter af klimaændringsscenarier for 2020, 2050 og 2080 for afgrødeudbytte, N-omsætning og N-udvaskning. JPM deltager desuden i flere EU-projekter og i en COST aktion omkring effekter klimaændringer på afgrøders vækst og udvikling og på samspillet til det omgivende miljø.

Plantebeskyttelse og skadedyr under et ændret klima

Kontaktperson: Forskningschef Jørgen B. Jespersen

• Institut for Plantebeskyttelse og skadedyr deltager i projektet “Impacts and adaptation to climate change in cropping systems” med forskningsprofessor Jørgen E. Olesen som projektleder. Fra PBS deltager seniorforsker Lise Nistrup Jørgensen og seniorforsker Lars Monrad Hansen. I projektet forskes der bl.a. i allerede forekommende skadedyrs populationsdynamik i relation til klimaændringer, og hvilken betydning dette kan få for dels den primære skade men også den sekundær skade forårsaget af overførste sygdomme som vira etc. Desuden forskes der (meget lidt) i endnu ikke forekommende skadedyr og deres mulighed for at etablere sig i Danmark ved forskellige klimaændringer (kontaktperson: seniorforsker Lars Monrad Hansen). Endvidere forskes der i de øgede problemer med fusariumsvampe (F.graminearum) i relation til klimaændringer. Fusariumsvampe er toxinproducerende og derfor meget uønskede i relation til kornet værdi som foder og fødevarer. Problemerne med fusariumsvampe har været tiltagende i de senere år bl.a. som følge af øgede arealer med majs og stigende anvendelse af reduceret jordbehandling. Specifikt undersøges spredningen af fusarium fra majsmarker til hvedemarker i et igangværende projekt lige som bl.a. tørkestress indflydelse på fusariumangreb i byg undersøges i et andet igangværnede projekt (kontaktperson: seniorforsker Lise Nistrup Jørgensen).
• Ukrudt indgår ikke i ovennævnte projekt, men ved PBS er der intentioner om også at undersøge klimaændringers potentielle effekter på denne skadegører. For ukrudt er det specielt ændringer i ukrudtsfloraen, indvandring af nye ukrudtsarter, ændringer i konkurrenceforholdet imellem afgrøde og ukrudt samt herbiciders effekt under ændrede klimabetingelser, som påkalder sig opmærksomhed (kontaktperson: forskningsleder Per Kudsk).
• Andre klimarelaterede forskningsaktiviteter ved instituttet omfatter måling af hastigheden af evolutionær adaption af gulrustsvampen (Puccinia striiformis) til højere gennemsnitstemperatur (kontaktperson: seniorforsker Mogens S. Hovmøller) og epidemiologi, betydning og sortsresistens mod Ramularia-bladplet samt Bipolaris-bladplet, som har udviklet sig til problemer i byg-dyrkningen formodentligt på baggrund af klimaændringer (kontaktperson: seniorforsker Hans Pinnschmidt).

Kulstoflagring i dyrket jord

Kontaktperson: Forskningsprofessor Bent T. Christensen,

• Der sker en betydelig årlig udveksling af kulstof mellem atmosfæren og jorden. Jord indeholder en meget stor kulstofpulje, som afspejler balancen mellem tilførsel af organisk bundet kulstof i form af planterester og husdyrgødning, og emission af CO₂ dannet ved mikrobiel omsætning af organiske forbindelser i jorden. Dyrkningssystemet og dyrkningspraksis påvirker kulstofpuljens størrelse. Der forskes i de kort- og mere langsigtede perspektiver ved samspillet mellem dyrkning og kulstoflagring, herunder omsætningshastighed af jordens forskellige kulstofpuljer, forskellige jordtypers bindingspotentiale, samt forskellige muligheder for at påvirke hastigheden, hvormed organisk materiale omsættes i jord. Forskningen tager udgangspunkt i samspillet mellem det organiske stofs struktur og funktion, og den tætte forbindelse mellem biologisk aktivitet og jordens fysiske og kemiske karakteristika. Forskningen er blandt andet baseret langvarige forsøgsserier kombineret med en række metodikker, herunder ændringer i naturligt forekommende isotopratioer, og fysisk/kemisk fraktionering.
• Der er ved Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø (JPM) udviklet et modelsystem for kvantificering af omsætningen af organisk stof i landbrugsjord. Der har været arbejdet systematisk med kvantificering og kalibrering af dette modelsystem, og dette har afsløret væsentlige svagheder i den nuværende forståelse af omsætning og transport af kulstof i dyrket jord. Det har ført til udvikling af en ny generation af modeller for beskrivelse af kulstofomsætning og –lagring i landbrugsjord, som udnyttes i forbindelse med implementering af Kyoto-protokollens artikel 3.4 i Danmark. I denne sammenhæng gennemfører JPM også (i samarbejde med DMU) moniteringer af kulstofindhold i dyrket mineraljord, kortlægning af organiske jorder og fastlæggelse af emissionsfaktorer for drivhusgasser fra dyrkede organiske jorder.

Afgrødefysiologi i et ændret klima

Kontaktperson: Seniorforsker Bernd Wollenweber

• Et centralt tema for forskningen ved forskergruppen AØP, DJF-AU, er planters ernæringsfysiologi (undersøgelser af relevante processer, der kontrollerer næringsstoffernes optagelse, omsætning og funktion) med henblik på at forbedre kvaliteten og udbytte af kulturplanter. Forskning på disse områder er relevante i sammenhæng med ubalance i planters næringsstof-forsyning forårsaget af agronomiske og miljø-faktorer som f. ex. salt, tørke og temperatur. I samarbejde mellem forsker på AU-DJF, KU-LIFE og internationale partner undersøges konsekvenser af ekstreme klima-tilfælde (temperatur- og tørkestress) for udnyttelsen af ressourcer (vand, CO₂, lys og næringsstoffer) og for udbytte og kvalitetsparameter i cerealier. Som fremhævet i den senneste IPCC rapport vil antallet af disse tilfælde stige i fremtiden. Samspillet og vekselvirkningen mellem abiotiske og biotiske faktorer såsom svampeinfektioner er vigtige delemner i forskningen.

Statistik og beslutningsteori

Kontaktperson: Seniorforsker Asger Roer Pedersen

• Forskergruppen for Statistik og Beslutningsteori ved Institut for Genetik og Bioteknologi deltager i en meget bred vifte af tværfaglige forskningsprojekter ved Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet herunder også klimaforskningsprojekter. Et medlem af gruppen har gennem de seneste 10 år forsket i statistiske metoder til måling af drivhusgassers emission fra jordoverfladen med lukkede kamre, og en metode publiceret i 2001/2002 regnes i dag blandt de bedste og mest foretrukne på verdensplan. I indeværende og de kommende to år er gruppen deltager i et forskningsprojekt, hvis formål er at analysere klimaets mulige indflydelse på dyrkningen af landbrugsplanter i Danmark med vægt på afgrødens kvalitet, kvælstofomsætning, kvælstofudvaskning samt ændringer i forekomst af skadedyr og sygdomme. Gruppen bidrager med statistisk analyse af data fra langvarige forsøg udført i Nordeuropa med henblik på at finde relationer mellem udbytte og klimaændringer over tid og over en geografisk gradient.